摘要：随着精细化设计要求不断深化，三维设计成为电厂设计的主流方向。管道应力分析作为管道布置的核心技术，脱离在三维设计平台之外。该技术将应力分析与三维设计平台充分结合，达到汽水管道应力三维实施分析效果。该技术解决了三维模型与管道计算模型两次建模、热态管道不在设计平台中，应力分析过程无法备案等问题，实现了计算设计一次建模、热态管道三维在线、实现分析过程全可追溯等功能。
关键词：一次建模；三维在线；过程追溯
1.研究背景
火电厂汽水管道应力分析主要使用GLIF和CII。在数字化设计PDMS三维平台上，虽然打通与计算平台的接口，但是仍然没有解决两边修改模型的情况。另一个方面，热态模型CⅡ有，只是热态模拟，可以表示出管道热膨胀的方向，但是脱离设计项目，无法对设计提供更多的支持。第三个方面，管道应力分析，没有历史追溯功能，想查看之前的计算结果只能手动改回去，没有记录功能，校核人无法了解设计的过程。总结为，模型两次建，热态不在线，过程无备案。因此展开火电厂汽水管道应力三维实时分析技术研究。
2.解决方案
火电厂汽水管道应力三维实时分析技术，解决了三维模型与管道计算模型两次建模、热态管道不在设计平台中，应力分析过程无法备案等问题，实现了计算设计一次建模、热态管道三维在线、实现分析过程全可追溯等功能。
3.技术原理
将PDMS模型与管道应力计算的数据对接，实时进行管道应力计算、可视化计算结果调整和管道布置优化，实现计算设计一次建模。
将PDMS模型与热态计算数据对接，通过曲线拟合方式确定全部管件位置，在PDMS平台中建立热态管道模型，可视化应力结果分析，参与项目碰撞检查，实现热态管道三维在线设计。
建立了管道模型、计算结果和热态模型历史记录数据库，将其与PDMS对接，实现PDMS中管道应力分析全过程可追溯，提供可视化管道布置设计方案对比。
4.关键技术
4.1通过应力实时在线分析，实现计算设计一次建模。
设计模型带有计算数据，设计模型就是计算模型，可以实时进行应力分析。应力分析后，可以在设计平台中实时查看应力分析结果，分析结果，除了传统的查看方式，我们在三维模型中的节点上，也标识了主要的应力分析数据。设计平台中可视化调整模型，准确布置定位。
市面上主流的应力分析软件有GLIF和CII，将哪个软件集成到PDMS中，是我们要解决的第一个问题。经过与CII软件厂家联系，得知CII没有对外开放的接口，无法跨过建模直接调用计算模块，而且他们公司也没有计划将CII集成到设计平台中。GLIF支持.NET开发，因此我们最终选择将GLIF集成到PDMS平台中。使用.NET做PDMS平台和GLIF的纽带，将传统人工填写GLIF计算书的过程，用程序自动完成，可以PDMS直接做管道应力分析。将GLIF完整的集成到PDMS，为计算结果的准确性提供了保证。根据GLIF计算的要求，将管道特性、端点热位移、三通应力增强系数和截面特性记录等信息添加到PDMS模型中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆计算结果有三维和二维两种查看方式，二维又分为全部查看和摘要查看两部分，摘要部分收录了接口推力/推力距、支吊架节点位移/弹簧选型表、支吊架节点荷载表、最大应力表等主要应力分析结果，方便设计人员查看。
4.2 通过建立管道热态模型，实现热态管道三维在线。
热态模型能够直观的表示出热膨胀情况，辅助设计人员优化应力分布，在实际的三维项目中可以查看空间情况，查看哪里适合做限位或者固定支架。热态模型查看空间，可以优化管道布置。有些管道冷态无碰撞但是热态会有些碰撞，通过在实际工程中对热态管道进行空间检查，能够发现碰撞并消除。
热态管道显示方案是重新建立一根热态管道模型，让热态冷态同时存在。管道建立方式有两种：1）使用管道建立，模型量级小，加载运行速度快，但是只能显示弯头的热位移状况，无法显示管口、支吊架节点的细节变化。2）使用小球堆积建立，模型量级大，加载运行速度慢，能够显示所有节点的热位移变化情况。后经过调研和对PDMS功能的挖掘，发现一种新式元件，使用它代替传统的支吊点，既可以显示出支吊点的热位移情况，又能保证模型加载运行速度。
建立热态管道管口模型数据库。管口模型采用专用的形式，热位移数据直接读取计算书中端点热位移数据，在原有模型的基础上增加热位移偏量。建立热态管道弯头模型数据库。弯头模型采用专用的形式，热位移数据计算时在管道弯头附近增加附加点，从计算书中读取该点热位移数据，再结合支吊点热位移，使用拟合曲线的方式将弯头热位移数据计算出来。随后在原有模型基础上增加热位移偏量。建立热态管道支吊点模型数据库。支吊点模型采用专用的形式，直接读取计算书中端点热位移数据，在原有模型的基础上增加热位移偏量。
4.3 通过自主记录历史数据，实现分析过程全可追溯。
建立了管道模型、计算结果和热态模型历史记录数据库，将其与PDMS对接，实现PDMS中管道应力分析全过程可追溯，提供可视化管道布置设计方案对比，提高设计效率和质量。
设计人员将汽水管道应力分析调整到一个比较理想的状态时，就可以保存下来，通过对比多个方案，可以选出最优方案。校核人也能够通过历史记录，了解设计人设计的过程，提高校核效率。应力分析记录，保存了设计模型、应力分析结果和热态模型。
管道模型、与其关联的支吊架模型、热态模型、应力分析计算书等内容保存下来。对应力分析记录进行权限管理，管道设计用户拥有储存、读取和删除的全部权限，其他用户只拥有读取权限。将管道模型、与其关联的支吊架模型、热态模型、应力分析计算书等内容保存到服务器上。权限管理，管道设计用户有此项权限。将所选记录的管道模型、与其关联的支吊架模型、热态模型、应力分析计算书等内容从服务器上还原，确保模型中管道唯一。权限管理，所有用户都有此项权限。删除应力分析记录。权限管理，管道设计用户有此项权限。
5.总结
技术实现了：模型一次建，热态做上线，过程可追溯。通过应力实时在线分析，实现计算设计一次建模。将PDMS模型与管道应力计算的数据对接，实时进行管道应力计算、可视化计算结果调整和管道布置优化，实现计算设计一次建模，缩短应力分析周期33%，工程设计效率有效提升。通过建立管道热态模型，实现热态管道三维在线。将PDMS模型与热态计算数据对接，通过曲线拟合方式确定全部管件位置，在PDMS平台中建立热态管道模型，实现了热态管道三维在线设计，可视化应力结果分析，参与项目碰撞检查，消除90%热态碰撞，工程设计质量大幅提升。通过自主记录历史数据，实现分析过程全可追溯。建立了管道模型、计算结果和热态模型历史记录数据库，将其与PDMS对接，实现PDMS中管道应力分析全过程可追溯，提供可视化管道布置设计方案对比，提高设计效率和质量。
论文作者:董韶宜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
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